Tsunami und Monsterwellen

Studiengemeinschaft Physik
13.2.2012
Referat
Nora Dietrich
Tsunami und Monsterwellen
1. Tsunami (japan.: „große Hafenwelle“)
1.1. Entstehung
- Entstehung durch rasche vertikale Bewegung des Meeresbodens und der darüberliegenden
Wassersäule  Bildung von Schwerewellen
Auslöser:
1.1.1. Erdbeben
- 90 % der Tsunami werden durch Erdbeben ausgelöst
- treten vor allem in Subduktionszonen auf
- Seebeben sind keine Seltenheit, aber nur wenige lösen tatsächlich Tsunami aus
(Epizentrum nicht tiefer als 70 km unter dem Meeresboden)
1.1.2. Erdrutsche
- häufig durch Erdbeben oder Vulkanausbrüche verursacht
- durch Massenbewegung an unterseeischen Abhängen wird Wasser verdrängt
und es kommt zur Wellenbildung
1.1.3. Vulkanausbrüche
- Vulkanausbruch selbst nur in wenigen Fällen (4,6 %) direkt Auslöser für
Tsunami
- verursacht eher Seebeben oder Erdrutsche, die wiederum Tsunami initiieren
können
1.1.4. Einschläge kosmischer Projektile
- Asteroiden oder Kometen könnten Tsunami auslösen
- Bis jetzt kein dokumentierter Fall vorhanden
- Aussterben vieler Dinosaurierarten wird auf einen solchen Einschlag im Golf
von Mexiko zurückgeführt
1.2. Ausbreitung von Tsunami
- Tsunami sind keine Oberflächenwellen, sondern Schwerewellen
 ganze Wassersäule ist in Bewegung, doch einzelne Wassertröpfchen bewegen sich
kaum
 Energie kann nahezu verlustfrei transportiert werden
- je tiefer das Wasser ist,:
- desto größer ist die Wellenlänge.
- desto kleiner ist die Amplitude.
- desto größer ist die Geschwindigkeit.
 trifft ein Tsunami auf eine Küste, nimmt die Wassertiefe ab, werden die Wellen
abgebremst, gestaucht und steilen sich so auf
- oft treffen Tsunami erst mit einem Wellental auf die Küste  Wasser zieht sich zurück
1.3. Tsunamigebiete
- treten vor allem in Subduktionszonen auf
- vor allem im Pazifikbereich ( ¼ in Japan)
- aber auch in anderen Ozeanen und Meeren, wie dem Mittelmeer, dem Indik und dem
Atlantik
Schematische Darstellung der Abhängigkeit der Wellenlängen und Amplituden eines Tsunami von der
Wassertiefe.
(Quelle: http://bib.gfz-potsdam.de/pub/m/infoblatt_tsunami.pdf 26.11.2011,17:02 MEZ -1)
2. Monsterwellen
-
Oberflächenwellen im Ozean von abnormaler Form und Größe, die scheinbar aus dem
Nichts auftreten
Wellen, die die signifikante Wellenhöhe um das Zweifache übersteigen
drei Arten: „Kaventsmann“, „Drei Schwestern“, „Weiße Wand“
2.1. Monsterwellen in der Forschung
- 50er Jahre: Beschreibung von Wellen mit Hilfe der linearen Schrödingergleichung,
Annahme, dass Seegang einer Zufallsgröße mit Gauß’scher Normalverteilung
folgt  Monsterwellen als „Seemannsgarn“ abgetan
- 60er Jahre: Al Osborne entwickelte eine nichtlineare Form der Schrödingergleichung 
ließ Möglichkeit der Monsterwellen zu, von zeitgenössischen Forschern
verworfen
- 60er/ 70er Jahre: Häufung von Augenzeugenberichten, vor allem vor der Süd-Ost Küste
Südafrikas  Monsterwellen als regionales Phänomen erklärt
- 1995 erste wissenschaftlich Aufzeichnung einer Monsterwelle (folgte Al Osbornes
Berechnungen)
2.2. Aktueller Stand der Forschung
- Entstehung immer noch nicht gänzlich erklärt
- drei verschiedene Ansätze:
2.2.1. Das Strömungsmodell
- auch geringe Strömungen auf offenem Ozean können Wellen ablenken 
Überlagerung von Wellen zu großen Wellenbergen
2.2.2. Das Huckepackmodell
- eine größere Welle holt eine kleinere ein und türmt sich in ihr auf 
Amplitude wächst, Welle gewinnt an Steilheit
2.2.3. Nichtlineare Effekte
- Grundlage: nichtlineare Schrödingergleichung
- Periodische Welle baut sich durch die Aufnahme der Energie von
Nachbarwellen auf